В перспективе квантовые компьютеры заменят существующие вычислительные системы, но на их пути встают некоторые проблемы, которые учёным нужно решить. В первую очередь они связаны с нестабильностью единиц квантовой информации — кубитов: как только они начинают взаимодействовать друг с другом, чтобы произвести вычисление, их поведение и состояние трудно предсказать. Выходя из-под контроля, кубиты могут нарушать вычислительные циклы и создавать феномен, известный как «суперпозиция», пишет издание Engadget.

Это означает, что кубиты могут существовать в двух разных квантовых состояниях одновременно. Теоретически это позволит таким компьютерам справляться с вычислительными задачами в разы быстрее, чем обычным ПК. Именно эти характеристики кубитов привлекли группу исследователей из Университета Нового Южного Уэльса (UNSW) в Австралии. Учёным удалось наконец обуздать строптивый норов кубитов, заставив их стабильно работать в десять раз дольше, чем удавалось до этого.

Чтобы стабилизировать неустойчивые кубиты, учёные поместили электроны в непрерывно колеблющееся на микроволновых частотах магнитное поле. Здесь кубиты могут сохранять информацию намного дольше обычного. Изменения частоты колебаний регулируют вращение электрона аналогично передаче звука по радио. «Мы создали новый квантовый бит, в котором вращение одного электрона объединяется с сильным электромагнитным полем, — сообщил член команды исследователей Арнэ Лахт. — Этот бит более подвижный и вместе с тем долгоживущий, чем одиночный электрон. И это позволит нам создать более надёжный квантовый компьютер».

Тем временем физики Университета Северной Каролины изобрели наноалмазы, которые способны стабилизировать квантовые компьютеры. Ученые поместили внутрь атома углерода алмаза атом азота, который превращает наноалмаз в кубит. Технологический процесс, который проходит при температуре 4000oК и занимает одну миллионную секунды, убирает все примеси, способные нарушить процесс квантовых вычислений, сообщил профессор Джей Нараян.

Открытие может иметь практическое применение во многих системах, которые испытывают схожий фазовый переход, в частности, в жидких кристаллах, сверхтекучем гелии или клеточных мембранах. «Все они должны обладать общей пространственно-временной симметрией, которую мы наблюдали в эксперименте», — утверждает Логан Кларк, главный автор статьи, опубликованной в журнале Science.

Подобные эксперименты могут оказаться полезными для популяризации идеи квантовых компьютеров и их более широкого распространения.

Версия для печати (без изображений)